海藻酸和甲壳胺纤维对锌离子的吸附性能开题报告

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1、开题报告海藻酸和甲壳胺纤维对锌离子的吸附性能一、选题的背景、意义近几年来，海藻酸和甲壳胺在生物医药领域得到了广泛的应用。作为天然高分子材料，它们具有生物可相容性、生物可降解性以及无毒性等多个特点。而作为可再生资源，它们在自然界都具有很丰富的来源。海藻酸大量地存在于各类棕藻中，而甲壳胺可以从许多节足动物的翅膀或外壳中提取。海藻养殖场和海产品加工厂可以为这2种材料提供丰富的原料供应【1】。随着电镀、制革、防腐和染料等工业的发展，人们向自然界排放的金属废弃物越来越多，特别是工业生产过程中产生的含铬、砷、镍、汞、镉、铅等重金属离子的废水造成了严重的环

2、境污染。含重金属离子的废水对人体和环境造成的危害越来越严重，有效去除废水中重金属离子成为当前十分迫切的任务【2】。甲壳胺和海藻酸是2种与纤维素结构相似的天然高分子材料。甲壳胺的分子结构为(1，4)-2-胺-β–D-葡聚糖聚合物【3】，海藻酸是一种二元线性共聚物，由ß-D-甘露糖醛酸[M]酸和a-L-古洛糖醛酸[G]酸两个同分异构体组成【4】。甲壳胺是由多糖甲壳素组成的一种天然产品。甲壳素是一种氨基多糖（糖和蛋白质相结合），在自然界中甲壳类生物的外骨骼中大量发现，如虾、螃蟹、龙虾和贝壳类生物。部分甲壳素经过脱乙酰化作用，除去乙酰基的甲壳素可得到

3、甲壳胺【5】。作为含有氨基和羧酸基团的高分子材料，甲壳胺和海藻酸是良好的高分子絮凝剂，已经被广泛用于废水的处理，效果好，成本低，且无污染。二、相关研究的最新成果及动态2.海藻酸和甲壳胺纤维的性能比较2.1化学结构海藻酸和甲壳胺是2种与纤维素结构相似的天然高分了材料。海藻酸的分子结构与海藻的种类有关，甘露糖醛酸和古罗糖醛酸单体的含量在不同的海藻中有很大的变化。而且这两种单体的含量海藻酸的性能有很大影响。甲壳胺与海藻酸中的G∕M很相似，其性能与脱乙酰度有很大的关系。充分脱乙酰的甲壳胺可以很容易地溶解在醋酸水溶液中，在喷丝孔挤出后通过用Na0H中和

4、而形成纤维【1】。92.2吸附性能海藻酸纤维大分子在每一个重复单元中都有四个羟基。两个羧基。而水分子与羟基、羧基形成氢键。因此纤维的吸湿性强【6】。再次，由于海藻酸纤维是湿纺纤维，纤维中存在大量的微孔．也有利于吸水和保水。所以，海藻酸纤维是比较好的吸附材料。甲壳胺纤维与海藻酸纤维都有极性基团，都具有很好的吸湿和保湿性能，但经秦益民【1】博士的研究表明，两者的吸附原理还是有区别的。高M海藻酸纤维由于很容易与钠离子发生离子交换使大量的水分进入纤维而形成胶体。高G海藻酸纤维也可以通过离子交换而形成胶体，但是这种纤维的溶胀率远比高M纤维差。甲壳胺纤维

5、由于没有离子交换能力，其在水中的溶胀率与在生理盐水中的基本相似。高M的海藻酸把水分吸收到纤维内部而膨胀，使纤维和纤维之间的空间缩小，在一定程度上阻止了液体的进一步扩散。甲壳胺非织造布的吸湿主要发生在纤维和纤维之间，如果使用在伤口上，脓m可以沿着纱布从伤口向健康的皮肤涌移。2.3与金属的结合性能作为一种高分子羧酸，海藻酸可以与不同的金属离子结合成盐，生成的海藻酸盐具有良好的离子交换性能【7】。甲壳素和甲壳胺纤维有一定的螯合性能，在用硫酸铜CuSO4和硫酸锌ZnSO4溶液处理后，吸附在纤维上的Cu2+和Zn2+占整个纤维的含量可达9.0%和6.2

6、%，而且这种对金属离子的螯合是一个相当快的过程。随着金属离子的吸收，纤维的强度也有明显的增加。带9.0%Cu2+的纤维的湿强度是原始纤维的2倍以上。而把吸附了金属离子的纤维用EDTA处理后，纤维上的金属离子可以被完全洗除这证明甲壳胺纤维可以被循环地使用在金属离子的回收利用上【8】。3.处理废水环境污染带来的生态问题和人类健康状况变坏已引起人们的极大关注，用生物法修复被污染的区域有着重要的意义。工业废液排放前经生物材料处理，可减少其对环境的危害。用活体微生物降解有机物已取得了广泛的应用。对于受重金属污染的工业排放物及废渣，采用微生物或其它材料进

7、行修复或回收重金属有着环境的经济的价值许多研究集中在细菌、真菌对重金属的生物吸附作用，现已发展到用藻类及一些高等植物材料【9】。9关于土壤重金属污染及其生物修复的研究较多，而对水体重金属污染生物修复的研究相对较少，除可利用水生维管植物修复重金属污染的永生态系统．低等的藻类植物由于个体小、生民速度快、代谢迅速、吸附作用快、净化效率高等特点，对水体重金属污染的修复也具有较好应用前景．与其它生物修复方法相比．利用藻类修复重金属污染水体具有投资小、针对性强、吸附量大、污染小、效率高等特点，而且可以选择性去除低浓度重金属，尤其是低浓度及一般方法不易去除

8、的金属，具有显著而独特的环境生态效益【10】。甲壳胺分子中有大量的胺基和羟基，通过-NH2和与其相邻的-OH基团与金属离子发生螯合反应，对金属离子有良好的吸附作用。